主要是影响其使用寿命管式换热器

　　板翅式换热器介绍剖析_其它_职业教育_教育专区。四川空分设(集团)有限责任 2020/1/21 1 主要内容 ? 板翅式换热器的原理 ? 结构和特点 ? 设计、制造过程 ? 生产设 ? 使用场合、国内外产品简单情况 202

　　四川空分设(集团)有限责任 2020/1/21 1 主要内容 ? 板翅式换热器的原理 ? 结构和特点 ? 设计、制造过程 ? 生产设 ? 使用场合、国内外产品简单情况 2020/1/21 2 一、原理 名称:（铝制）板翅式换热器 或 铝制板 翅式热交换器（NB/T47006-2009) 作用：为冷、热流体的换热提供场所。 常用于空分装置中，现在也多用于液 化装置等其他场合。 2020/1/21 3 一、原理 板 翅 式 换 热 器 总 体 结 构 2020/1/21 4 一、原理 板 翅 式 换 热 器 总 体 结 构 2020/1/21 5 一、原理 板 翅 式 换 热 器 小 单 元 1—封条；2—隔板（或侧板）；3—翅片（或导流片） 2020/1/21 6 一、原理 翅片增强传热： 1、增加扰动 2、 二次表面积（可占90%） 2020/1/21 7 二、结构及特点 传热翅片 平直型翅片 ( PZ ) 多孔型翅 ( DK ) 2020/1/21 锯齿型翅 ( JC ) 波纹型翅片 ( BW ) 2020/1/21 二、结构及特点 各类翅片特点 齿型 平直型 多孔型 锯齿型 人字型或 波纹型 特征 适用范围 直式 一般用途 直式有 小孔 各种用途 特别是有 相变、导 流片 直齿间距 3~4mm 常用型 特别是空 分设的 低压通道 平滑齿间 粘度较大 距10mm 的油类 或者锯齿 （扰动）、 长 含尘多的 气体（自 洁） 压损 低 高 热效率 低 高 二、结构及特点 传热翅片 翅片是基本元件 （传热过程：翅片热传导及翅片与流体之间的 对流传热来完成。） 示例：50DK1002/5 95JC1403/3 翅 高 翅 翅翅打 片 距厚孔 类 率 型 切 开 长 度 基本特点：薄（传热好）、高（二次表面积） 节距小（紧凑、承压、易堵） 2020/1/21 二、结构及特点 封条 封条在每层的四周，把介质与外界隔开； 2020/1/21 二、结构及特点 封条 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅲ Ⅳ 常用封条的截面型式 2020/1/21 二、结构及特点 封条 2020/1/21 封条端部接口型式（纵向） 二、结构及特点 隔板 1、组成：金属复合板 2、作用： （1）分隔流体 （2）复合钎料 它在母体金属表面覆盖有一层钎料合金（Al-SiMg），在钎焊时合金熔化而使翅片、封条与金属 平板焊接成一体。 3、常用隔板一般厚1mm~2mm； 2020/1/21 二、结构及特点 导流片 1、作用：流体的进出口导向。 2、用翅片切割形成 3、一般用大节距 （导流） 如4.2mm 4、一般用较大厚度 （承压） 如 0.55mm 5、一般用多孔型（导流） 也有特殊情况 ?根据板束的宽度及导流片在板束内的开口位置 和开口方向，导流片一般有如下图所示等多种 型式。 2020/1/21 二、结构及特点 导流片 通道侧面开口型导流片 结构示意图 通道敞开导流片 结构示意图 2020/1/21 通道中间开口导流片 结构示意图 通道端头局部开口的导流片 结构示意图 二、结构及特点 导流片 通道侧面开口导流片 结构示意图 道侧面开口导流片 结构示意图 2020/1/21 板束中部通道中流体导出导入时导流片 结构示意图 板束中部通道流体导入或抽出时导流片 结构示意图 二、结构及特点 2020/1/21 板束体（1） 二、结构及特点 板束体 板束体是热交换的场所，是换热器的主体部 份。结构单位是层（通道）；每层由导流片、 翅片、封条、隔板组成；根据传热的要求秩 序叠置在一起就构成了板束体；板束体整体 用真空钎焊，不可拆卸；层的结构如下图所 示。 2020/1/21 二、结构及特点 特点： 1、多流股 2、可中间抽出（温度不一） 2020/1/21 3、四面都可以布置流道进出口 二、结构及特点 封头 1、组成 通常由封头体、接管、端板、法兰等零件 经焊接而成。 2、作用：与外部管道连接，用于流体分布； 3、连接方式：焊接、法兰连接 2020/1/21 二、结构及特点 封头 1—闷盖（工艺封头）2—接管；3—封头体 接管与外部铝合金管道采用直接焊接的封头结构 1—法兰；2—接管；3—封头体 接管与外部管道采用法兰连接的封头结构 2020/1/21 1—异种金属接管； 2—封头体 异种金属接管与外部不锈钢（或铜）管道连接的封头结构 （c） 二、结构及特点 封头 2020/1/21 典型的封头/接管形式 二、结构及特点 封头 2020/1/21 零件-封头 二、结构及特点 2020/1/21 25 二、管式换热器结构及特点 板束体与封头连接后 2020/1/21 26 二、结构及特点 附属部件 附属部件包括：支座、吊耳、隔热等。 支座支承换热器的重量，支架与支座相连；支座 根据需要设计成不同形式；如果绝热，支座要考 虑隔热。 吊耳为换热器吊装使用。 铝板翅式换热器外面一般都要考虑隔热。通常采 用干燥珠光砂、矿渣棉或硬性聚胺脂发泡等法。 2020/1/21 二、结构及特点 基本结构(实物) 2020/1/21 二、管式换热器结构及特点 多板束体单元 多板束单元是指由两个或两个以上的板束通 过并联焊接的方式连接成一体，组成的板束， 以解决装置需要与钎焊设尺寸限制的矛盾。 下图为并联焊接的方式连接为一体的板束。 2020/1/21 二、结构及特点 多板束体单元 2020/1/21 1—板束体1 2—板束体2 多板束组成的铝板翅式换热器单元结构图 二、结构及特点 板翅式换热器组 板翅式换热器可根据需要进行并联或串联 形成换热器组。 铝板翅式换热器组是由两台或两台以上的铝 板翅式换热器按不同的配管形式进行组合 （并联或串联）而构成。并联布置时应注意 换热器间流量分配的均匀度。 2020/1/21 二、结构与特点 板翅式换热器组 2020/1/21 1—铝板翅式换热器单元体； 2—连接发兰； 3—连接接管； 4—单元体间连接管道 铝板翅式换热器组的构成示意图 二、结构与特点 板翅式换热器特点总结 ? 间壁式换热器。介质之间相互不混合 ? 紧凑式换热器。单位体积的换热面积一般在900～2000m2 以上 ? 高效能换热器。由于翅片的独特结构，增强了流体的对流 放热系数； ? 质量轻。换热器用铝合金构成，在相同工艺条件下，重量 约为管式换热器的1/10 ? 小温差。铝板翅式换热器流体间的小温差可以小到1℃， 热端温差可到1～3℃。 2020/1/21 33 ? 多股流同时换热。同一板翅式换热器中可以多达13股 流同时进行热交换，并可以根据工艺的需要从不同的 温度点抽出。 ? 低温装置多用。铝板翅式换热器由铝合金构成，多用 于低温，高温用于200℃以下； ? 不耐蚀。由于铝合金不耐蚀，故对铝合金有腐蚀的场 合不能使用，主要是影响其使用寿命。 ? 易阻塞。由于翅片的节距多为1mm～4.2mm之间，管式换热器所 以介质中不能有固体杂质，包括分子筛、珠光砂、管 道铁锈等。 ? 耐压高。由于铝板翅式换热器采用钎焊工艺把翅片和 隔板间紧紧地钎在一起，所以它承压高。我们现 在的大型板翅式换热器可以到10MPa。 2020/1/21 34 三、设计、制造过程 ? 1、设计 ? 软件：hysys（热力计算） ? muse（设计出结构尺寸） ? ansys（结构的强度校核） ? 2、制造 ? 零件制作、钎焊、总装焊 2020/1/21 35 三、设计、制造过程 Hysys流程设计 2020/1/21 三、设计、制造过程 Hysys流程设计 2020/1/21 三、设计、制造过程 Muse模拟设计 2020/1/21 三、设计、制造过程 Ansys应力校核 2020/1/21 三、设计、制造过程 隔 板 原材料 铝制板翅式换热器工艺流程 翅 片 封 条 原材料 原材料 测量，剪断 翅片冲压成型 测量，剪断 清洗 清洗 清洗 板束体装配 真空炉 真空钎焊 封头，接管 换热器 试验与检验 射线探伤 渗透探伤 真空氦检漏 压力试验 ASME 其它试验 2020/1/21 40 2020/1/21 三、设计、制造过程 钎焊 隔板与翅 片钎焊前 (红色为 隔板两侧 的钎料) 隔板与翅片钎料熔化后 (翅片与隔板钎焊在一起) 钎焊后两层结构示意图 三、设计、制造过程 钎焊原理（扩散过程） 2020/1/21 三、设计、制造过程 真空铝钎焊机理 ? 真空铝钎焊技术是采用比铝材熔点低的铝合金作钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔化温度， 液态钎料靠毛细管浸润作用在两工件间微小间隙填充，与 母材相互扩散实现被焊工件连接的一种方法。 2020/1/21 ?真空钎焊的优点： ?①加热温度低，因此基体金属的物理化学性能不发生影响或影响 很小 ?②可将复杂零件的千万条焊缝一次焊成 ?③零件变形小，容易保证组合件的尺寸 ?④真空环境下加热有利于去除工件表面的油脂及氧化膜，焊后零 件表面光亮度高 ?⑤无需钎剂，焊后无需清洗 ?⑥钎焊和淬火（或某些热处理）可同时进行 2020/1/21 44 三、设计、制造过程 铝合金钎焊工艺的特点和难点 ? 由于铝合金具有独特的物理化学性能，在钎焊过程中会产 生一系列困难和特点： ? 铝的化学性能较活泼，与氧的亲和力很强。常温空气中， 铝与氧结合会生成致密的AL2O3薄膜，厚度可达0.1μm。该 氧化膜非常致密，其熔点也高达2050℃，远远超过了铝合 金的熔化温度；同时，它还会阻碍金属之间的良好结合， 易形成夹渣和气孔，因此铝合金的焊前处理和在加热状态 下防止或减少氧化膜的形成非常重要。所以在钎焊过程重 尤其在钎料熔化的工艺段保持炉内较高的真空度，以及采 取工艺措施在钎焊过程中减少氧化膜的形成或去除氧化膜 就非常必要。 2020/1/21 三、设计、制造过程 铝合金钎焊工艺的特点和难点 ? 由于铝基钎料的熔化温度与主体铝合金的熔点只相差50～ 80℃，操作空间较小，合理选择钎料和确定钎料的熔化区 间，同时钎料与基体金属要有良好的湿润性 ? 正确选择钎焊温度和保温时间对于形成良好的钎焊接头、 提高接头强度非常重要 ? 钎焊元件尺寸精度要求高：如翅片加工尺寸公差根据我们 经验就控制在±0.03mm、装配质量/间隙同时也要得到严格 的控制。 2020/1/21 四、生产设 换热器车间主要设 翅片成型设 翅片高度检验设 清洗流水线 封闭的无尘装配车间 大型线 自动高精度翅片成型设 四、生产设 2020/1/21 翅片高度检测设 四、生产设 2020/1/21 2020/1/21 成型后的翅片 50 四、生产设 2020/1/21 成型后的导流片 51 四、生产设 2020/1/21 清洗流水线 清洗流水线 封闭的无尘装配车间 四、生产设 2020/1/21 大型线 四、生产设 2020/1/21 钎焊控制室 五、使用场合、国内外产品简单情况 常规空分装置 ? 主换热器 ? 过冷器 ? 主冷 ? 膨胀后换热器 ? 提氩系统的冷凝蒸发器 2020/1/21 59 2020/1/21 主 换 热 器 过 冷 器 60 氧氮液化装置 ? 氧液化器 ? 氮液化器 ? 过冷器 2020/1/21 61 2020/1/21 62 其他应用场合 ? 天然气处理装置 ? 天然气液化装置 ? 石化产品（例如乙烯装置） ? 致冷系统（如氟里昂冷却器、空调的油散热器） ? 工程设（油散热器） 2020/1/21 63 石 油 天 然 气 领 域 2020/1/21 64 冷 箱 2020/1/21 65 安装中的散热器 2020/1/21 66 工程机械领域 油散热器 2020/1/21 67 2020/1/21 冷 箱 现 场 2020/1/21 云南CO-CH4分离装置冷箱 68 冷 箱 现 场 2020/1/21 宁夏LNG冷箱 69 五、使用场合、国内外产品简单情况 国内外 国内主要制造商： 杭氧 四川空分 开封空分 国外PFHE的主要制造商有美国CHART、 法国NORDON、日本神钢、日本住友和 德国Linde。 2020/1/21 五、使用场合、国内外产品简单情况 我产品情况 我已制造的尺寸为 8800×1300×1105mm。已投产的换热 器设计压力已达到7.7Mpa 继续研究的方向 高压、两相流等 2020/1/21 2020/1/21
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